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時(shí)間：2023-07-20 09:22:18
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多年來(lái)我國(guó)住宅市場(chǎng)連續(xù)保持了供需兩旺的景象，為迎合開(kāi)發(fā)商宣傳的需要，社會(huì)上自發(fā)產(chǎn)生了對(duì)住宅品質(zhì)各種不同名目的評(píng)價(jià)與認(rèn)定。然而在房地產(chǎn)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈、房地產(chǎn)市場(chǎng)漸入理性發(fā)展的今天，其可信度大打折扣。幾乎所有負(fù)責(zé)任的開(kāi)發(fā)商都迫切需要一種具有公信力的評(píng)價(jià)機(jī)制，對(duì)其開(kāi)發(fā)的住宅項(xiàng)目做出客觀公正的評(píng)價(jià)。住宅性能評(píng)定就是由政府部門建立起的一個(gè)針對(duì)住宅性能的科學(xué)、公正、公平的具有公信力的第三方評(píng)價(jià)機(jī)制，借用專家的學(xué)識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，使消費(fèi)者對(duì)住宅的性能狀況心中有數(shù)。
一、什么是3A產(chǎn)品 現(xiàn)行住宅性能認(rèn)定以2005年建設(shè)部的住宅性能評(píng)定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、使用等方面，將住宅性能劃分成5個(gè)方面，即適用性能、環(huán)境性能、經(jīng)濟(jì)性能、安全性能、耐久性能。通過(guò)5個(gè)方面的綜合評(píng)定，體現(xiàn)住宅的整體性能，以保障消費(fèi)者的居住質(zhì)量。住宅性能按照評(píng)定得分劃分為A、B兩個(gè)級(jí)別，其中A級(jí)住宅是執(zhí)行了國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)且性能好的住宅；B級(jí)住宅是執(zhí)行了國(guó)家現(xiàn)行強(qiáng)制性但性能達(dá)不到A級(jí)的住宅；A級(jí)住宅又按得分由低到高細(xì)分為1A、2A、3A三等。3A級(jí)產(chǎn)品是住宅性能評(píng)定中最高級(jí)別的產(chǎn)品。
二、國(guó)內(nèi)房地產(chǎn)業(yè)3A產(chǎn)品現(xiàn)狀 住宅性能評(píng)定反映了住宅的綜合性能，體現(xiàn)了節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材等產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策，全國(guó)許多負(fù)責(zé)任的開(kāi)發(fā)企業(yè)勇于承擔(dān)建設(shè)節(jié)能省地環(huán)保型住宅的歷史使命，紛紛參加住宅性能A級(jí)認(rèn)定，截止2008年8月底，全國(guó)已有410個(gè)小區(qū)、一萬(wàn)余幢住宅樓通過(guò)了性能認(rèn)定預(yù)審；147個(gè)小區(qū)，4310棟住宅樓通過(guò)住宅性能認(rèn) 定終審，其中14個(gè)小區(qū)通過(guò)了3A級(jí)住宅終審。
三、3A產(chǎn)品的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)、申報(bào)及評(píng)定 住宅性能評(píng)定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)采用指標(biāo)量化法對(duì)住宅的進(jìn)行性能評(píng)定，共設(shè)五大性能268項(xiàng)指標(biāo)：適用性能和環(huán)境性能滿分為250分；經(jīng)濟(jì)性能和安全性能滿分為200分；耐久性能滿分100分，總計(jì)1000分。其中達(dá)到3A級(jí)住宅指標(biāo)得分要求如下：含有的18個(gè)子項(xiàng)全部得分，且適用性能和環(huán)境性能得分等于或高于150分，經(jīng)濟(jì)性能和安全性能得分等于或高于120分，耐久性能得分等于或高于60分，總分850分以上，且滿足所有6項(xiàng)含有的子項(xiàng)。
住宅性能認(rèn)定的申報(bào)條件： (1)房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)企業(yè)經(jīng)資質(zhì)審查合格，有資質(zhì)審批部門頒發(fā)的資質(zhì)等級(jí)證書(shū)；(2)住宅的開(kāi)發(fā)建設(shè)符合國(guó)家的法律法規(guī)和技術(shù)、經(jīng)濟(jì)政策，以及房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)建設(shè)程序的規(guī)定。
申報(bào)及認(rèn)定流程：(1)項(xiàng)目立項(xiàng)后，填寫(xiě)申請(qǐng)表，進(jìn)行申報(bào)；(2)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案完成后，向評(píng)定機(jī)構(gòu)申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)審查；(3)設(shè)計(jì)審查通過(guò)后，頒發(fā)通過(guò)設(shè)計(jì)審查的證書(shū)和文件，評(píng)定機(jī)構(gòu)進(jìn)行全面跟蹤；(4)主體竣工后，組織專家組進(jìn)行中期檢查； (5)竣工驗(yàn)收后，組織專家組進(jìn)行終期檢查； (6)終審?fù)ㄟ^(guò)后，頒發(fā)證書(shū)，公告。
住宅性能的評(píng)定方法：住宅性能終審一般由2組專家同時(shí)進(jìn)行，其中一組負(fù)責(zé)評(píng)審適用性能和環(huán)境性能，另一組負(fù)責(zé)評(píng)審經(jīng)濟(jì)性能、安全性能和耐久性能，每組專家3-4人。專家組通過(guò)聽(tīng)取匯報(bào)、查閱設(shè)計(jì)文件和檢測(cè)報(bào)告、現(xiàn)場(chǎng)檢查等程序，對(duì)照住宅性能評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)分別打分。
四、項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)階段針對(duì)3A產(chǎn)品的工作重點(diǎn) 在規(guī)劃階段和施工圖設(shè)計(jì)階段根據(jù)住宅性能評(píng)定的五大性能標(biāo)準(zhǔn)提出規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)條件，使3A標(biāo)準(zhǔn)融入規(guī)劃設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)階段。既可避免產(chǎn)生先天性的缺欠，又能使一些3A指標(biāo)得以細(xì)化和明確，從而保證項(xiàng)目實(shí)施3A標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。下面分別從適用性能、環(huán)境性能、經(jīng)濟(jì)性能、安全性能、耐久性能五個(gè)方面說(shuō)明在規(guī)劃和施工圖設(shè)計(jì)階段的工作重點(diǎn)。
（一）住宅適用性能 住宅適用性包含了住宅建筑功能空間的構(gòu)成、尺度、數(shù)量、日照、通風(fēng)及視線、聲環(huán)境等性能和居住設(shè)備、設(shè)施要求，包括單元平面、住宅套型、建筑裝修、隔聲性能、設(shè)施設(shè)備和無(wú)障礙設(shè)施6個(gè)評(píng)定項(xiàng)目。單元平面各功能空間尺寸、電梯樓梯設(shè)置、日照通風(fēng)、采光和視線均要滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；住宅套型設(shè)計(jì)要做到房間齊備，交通順暢，布局合理，動(dòng)靜區(qū)分，使用功能不同的房間緊湊協(xié)調(diào)，房間直接采光，并保證日照，通風(fēng)的要求；無(wú)障礙設(shè)計(jì)中要滿足到戶內(nèi)、住區(qū)道路、入口、公共衛(wèi)生間的無(wú)障礙要求；以上是規(guī)劃設(shè)計(jì)階段應(yīng)考慮的重點(diǎn)，應(yīng)對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)要求逐條落實(shí)。否則會(huì)產(chǎn)生先天的缺欠。
（二）住宅環(huán)境性能 環(huán)境性能評(píng)定包括用地與規(guī)劃、建筑造型、綠地與活動(dòng)場(chǎng)地、室外噪聲與空氣污染、水體與排水系統(tǒng)、公共服務(wù)設(shè)施和智能化系統(tǒng)7個(gè)評(píng)定項(xiàng)目。因地制宜、合理利用原有地形地貌；住棟布置滿足日照通風(fēng)要求、建筑密度控制適當(dāng)；道路架構(gòu)清晰、出入口設(shè)置；綠地設(shè)置；公共配套服務(wù)設(shè)施配置等在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段應(yīng)重點(diǎn)考慮。3A住宅要求的機(jī)動(dòng)車停車率≥1是硬性指標(biāo)，在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段應(yīng)根據(jù)總戶數(shù)設(shè)計(jì)足夠的停車位。
建筑造型、公共服務(wù)設(shè)施、垃圾存放與處理設(shè)施及智能化系統(tǒng)在施工圖設(shè)計(jì)階段應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行重點(diǎn)深化。
（三）住宅經(jīng)濟(jì)性能 經(jīng)濟(jì)性能評(píng)定包括節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材4個(gè)評(píng)定項(xiàng)目。住宅建筑以南北朝向?yàn)橹?；體型系數(shù)、窗墻比、地下空間的利用均要在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段整體設(shè)計(jì)。施工圖設(shè)計(jì)階段對(duì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)如墻體的構(gòu)造、屋面的構(gòu)造、外窗外門的傳熱系數(shù)要求、采暖照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備選型、中水雨水利用要進(jìn)行重點(diǎn)深化。
（四）住宅安全性能 安全性能評(píng)定包括結(jié)構(gòu)安全、建筑防火、燃?xì)饧半姎庠O(shè)備安全、日常防范措施和室內(nèi)污染控制5個(gè)評(píng)定項(xiàng)目。耐火等級(jí)、消防道路、疏散口數(shù)量、疏散樓梯設(shè)置在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段應(yīng)明確，并要滿足指標(biāo)要求。地基基礎(chǔ)、荷載等級(jí)、抗震設(shè)防、消防設(shè)施的設(shè)置、欄桿的設(shè)置應(yīng)在施工圖設(shè)計(jì)中按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行深化。
（五）住宅耐久性能 耐久性能評(píng)定包括結(jié)構(gòu)工程、裝修工程、防水防潮工程、管線設(shè)備和門窗6個(gè)評(píng)定項(xiàng)目。在耐久性能方面沒(méi)有在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段需要明確的指標(biāo)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、裝修設(shè)計(jì)、防水設(shè)計(jì)、管線設(shè)計(jì)、設(shè)備門窗設(shè)計(jì)選型的使用年限和耐久性指標(biāo)要求在施工圖設(shè)計(jì)階段應(yīng)在施工圖中明確。
五、項(xiàng)目室外環(huán)境景觀結(jié)合3A產(chǎn)品應(yīng)做的設(shè)計(jì)工作 項(xiàng)目室外環(huán)境景觀按3A標(biāo)準(zhǔn)要求涉及到住宅使用性能、環(huán)境性能、經(jīng)濟(jì)性能三個(gè)方面，五個(gè)評(píng)定項(xiàng)目，28個(gè)檢查指標(biāo)。針對(duì)這些項(xiàng)目指標(biāo)，在景觀硬景、軟景設(shè)計(jì)前對(duì)設(shè)計(jì)單位提出要求，使其在設(shè)計(jì)中充分體現(xiàn)，確保設(shè)計(jì)圖紙滿足3A指標(biāo)要求。為落實(shí)指標(biāo)要求，對(duì)單元公共入口、小區(qū)道路、室外景觀等要求進(jìn)行無(wú)障礙設(shè)計(jì)；要求住區(qū)內(nèi)道路交通順暢、路面鋪裝選材合理、綠地率≥35%并提出要充分利用散地、停車位、墻面等進(jìn)行綠化；在綠化植物方面：花卉、木本植物種類數(shù)量、喬木量均有指標(biāo)要求；在室外活動(dòng)場(chǎng)地方面：分別設(shè)置老人、兒童活動(dòng)場(chǎng)地、設(shè)置健身場(chǎng)地、設(shè)置兒童戲水池等。以上方面是園林景觀設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。
社會(huì)需要人才的類型是多樣的，不同類型人才的培養(yǎng)對(duì)于教育軟硬件、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐內(nèi)容的要求是不一樣的。家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)作為高等藝術(shù)設(shè)計(jì)教育的重要組成部分，從培養(yǎng)目標(biāo)的定位，實(shí)踐教學(xué)的實(shí)施過(guò)程、學(xué)生就業(yè)的形勢(shì)等方面談?wù)勛约涸诮虒W(xué)過(guò)程中對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的一點(diǎn)看法。
一：制定切合實(shí)際的培養(yǎng)目標(biāo)和任務(wù)，讓教學(xué)與市場(chǎng)接軌
在培養(yǎng)目標(biāo)任務(wù)的定位上，要針對(duì)現(xiàn)實(shí)情況，貫徹“以就業(yè)為導(dǎo)向”原則，根據(jù)市場(chǎng)需要，生源基礎(chǔ)，學(xué)校自身軟硬件條件等制定出相應(yīng)的培養(yǎng)目標(biāo)，前提是市場(chǎng)中一定崗位需要的人才，自身?xiàng)l件能培養(yǎng)出來(lái)的人才，而不能盲目攀高，制定不切實(shí)際的培養(yǎng)目標(biāo)。社會(huì)當(dāng)然需要高級(jí)設(shè)計(jì)人才來(lái)引領(lǐng)設(shè)計(jì)文化，他們具有較為豐富的人文科學(xué)知識(shí)和自然科學(xué)知識(shí)，具備一定藝術(shù)修養(yǎng)，有很強(qiáng)的設(shè)計(jì)藝術(shù)技能，還具備組織協(xié)調(diào)及管理能力等方面的綜合素質(zhì)，這應(yīng)該是高等藝術(shù)院校的培養(yǎng)目標(biāo)，讓教學(xué)與市場(chǎng)接軌。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)行業(yè)，特別是在家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)行業(yè)中，市場(chǎng)更需要大量有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的人才，面對(duì)剛剛畢業(yè)的大學(xué)生，如何讓這批還沒(méi)有走出學(xué)校、或者將要步入社會(huì)的學(xué)生，在擇業(yè)與就業(yè)之后，能融入自己的本職工作，適應(yīng)自己的工作崗位。這是學(xué)校在前期制定教學(xué)目標(biāo)與培養(yǎng)方案時(shí)就要考慮并完成的，這樣教學(xué)才能井然有序的進(jìn)行。同時(shí)也為教學(xué)提供了理論參考指南。
在現(xiàn)如今的大工業(yè)發(fā)展形勢(shì)下，產(chǎn)品設(shè)計(jì)得到空前的重視與保護(hù)，家電產(chǎn)品也不例外，大部分的大中型家電生產(chǎn)企業(yè)與設(shè)計(jì)公司都提倡原創(chuàng)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新模式，并組織大量的設(shè)計(jì)大賽，主體對(duì)象就是大學(xué)在校相關(guān)專業(yè)的在校生，這樣，大量學(xué)生的參與，學(xué)生自身在專業(yè)上也得到了實(shí)踐鍛煉，同時(shí)也豐富了大賽的內(nèi)容，企業(yè)也有了更多的原創(chuàng)產(chǎn)品選擇，教學(xué)與市場(chǎng)接軌的初級(jí)階段也就建立起來(lái)了。
二：引入大賽實(shí)踐教學(xué)，讓學(xué)生和課程教學(xué)“零距離”
在實(shí)踐教學(xué)實(shí)施上，學(xué)生先在學(xué)校學(xué)習(xí)理論知識(shí)和設(shè)計(jì)技能，在畢業(yè)前一年或半年到公司實(shí)習(xí)，如果在校期間實(shí)踐技能課開(kāi)的比較好，能真正緊密聯(lián)系實(shí)際，那么在進(jìn)入實(shí)習(xí)單位后通過(guò)實(shí)際接觸客戶，接觸家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)案例，跟蹤設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)檢驗(yàn)在校期間學(xué)習(xí)的知識(shí)技能，順理成章的為正式走上工作崗位奠定基礎(chǔ)。相反如果在校期間的實(shí)踐技能沒(méi)有得到鍛煉，那么在實(shí)習(xí)期間則是真正意義上的“重新學(xué)習(xí)”。也就使得部分學(xué)生錯(cuò)誤地感覺(jué)在實(shí)踐中才能學(xué)到東西。那么我們?cè)谛Ｆ陂g究竟應(yīng)該實(shí)踐哪些課程，如何實(shí)施實(shí)踐課程才能使學(xué)生在將來(lái)實(shí)際工作中感覺(jué)到學(xué)有所用呢？這就需要教育單位在教學(xué)前期要進(jìn)行大量的市場(chǎng)調(diào)研，針對(duì)市場(chǎng)和企業(yè)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)人才的要求結(jié)合起來(lái)，同時(shí)也制定教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐內(nèi)容的統(tǒng)一性。讓市場(chǎng)的大賽機(jī)制與高校產(chǎn)品設(shè)計(jì)的教學(xué)機(jī)制相結(jié)合，以“實(shí)戰(zhàn)”的形式讓學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目全程跟蹤、全程參與。這就要讓老師與學(xué)生主動(dòng)的去尋找大賽信息，把產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)大賽內(nèi)容有效的融入到課程教學(xué)當(dāng)中，就是說(shuō)盡可能的讓學(xué)生和產(chǎn)品設(shè)計(jì)大賽實(shí)踐零距離，學(xué)生是在工作實(shí)踐而非模擬實(shí)踐。同時(shí)也能將整個(gè)的家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程與方法得到鞏固，這就會(huì)使得學(xué)生不僅在電腦中能做出漂亮的作品，還能在輸出后的到滿意的結(jié)果，實(shí)踐的重要意義得以充分體現(xiàn)。
在初期專向?qū)嵺`課中的大賽設(shè)計(jì)項(xiàng)目可由老師為主導(dǎo)，主要是引導(dǎo)學(xué)生全程參與，把老師自己的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)闡述給學(xué)生，定時(shí)總結(jié)設(shè)計(jì)案的成敗得失。有些被否定的提案若能經(jīng)過(guò)老師的分析總結(jié)也會(huì)成為一種好的教材，這樣也能引導(dǎo)學(xué)跳出設(shè)計(jì)框框，轉(zhuǎn)換角度，提高批判思維能力等。后一個(gè)階段可以由學(xué)生自己嘗試承擔(dān)大賽設(shè)計(jì)，學(xué)生可以是個(gè)體參與或分組參與，采用競(jìng)標(biāo)方案的形式。這樣一方面可以提高學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，一方面也可以培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，這都是將來(lái)走上工作崗位后所必須具備的素養(yǎng)。教師在此過(guò)程中可以引導(dǎo)學(xué)生確定設(shè)計(jì)方向，幫助學(xué)生分析揣摩客戶要求，到逐漸放手鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)，僅給學(xué)生提建議，對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)案進(jìn)行評(píng)估等。就是逐漸過(guò)度到學(xué)生為主導(dǎo)，老師起輔助作用，在給大賽組委會(huì)送交方案時(shí)，可讓學(xué)生分別從創(chuàng)意到制作到方案的應(yīng)用等方面闡述推薦自己的方案，將他們的設(shè)計(jì)接受市場(chǎng)的檢驗(yàn)，這就使的學(xué)生從一開(kāi)始就按照企業(yè)、市場(chǎng)、以及大賽的要求來(lái)做設(shè)計(jì)，而非“隨心所欲”的做純表現(xiàn)的設(shè)計(jì)。這樣就能使學(xué)生在走上工作崗位后直接或在較短的時(shí)間內(nèi)就能承擔(dān)實(shí)際工作，這也正是許多用人單位所希望的。
當(dāng)然，這樣的實(shí)踐教學(xué)方式需要學(xué)生具備良好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論知識(shí)和設(shè)計(jì)技能，此階段教學(xué)就是培養(yǎng)學(xué)生利用設(shè)計(jì)技能把學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中去，如果結(jié)合的好的話，學(xué)生就能形成一定的設(shè)計(jì)思維，從而提高自身的操作能力、創(chuàng)造能力。通過(guò)實(shí)踐，使學(xué)生更加專業(yè)，更熟悉市場(chǎng)。
三：構(gòu)建科學(xué)的就業(yè)模式，讓學(xué)生的理論知識(shí)與實(shí)踐能力同步提高
首先在學(xué)科理論知識(shí)的掌握上，這點(diǎn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)的定位上可看出，學(xué)生必須具備良好的學(xué)科理論知識(shí)，只有在這個(gè)層面上打下良好的基石，才有可能在將來(lái)的專業(yè)上走的更遠(yuǎn)，在更高層次的崗位上工作，這就為學(xué)生將來(lái)的發(fā)展提供了可能。其次，在專業(yè)技能表達(dá)方面。眼高手低，和眼低手高，二者就是說(shuō)明創(chuàng)意和技能的關(guān)系，有了好的想法，卻很難有專業(yè)技能表達(dá)出來(lái)，專業(yè)表達(dá)能力的高低更是衡量藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)科學(xué)生的重要尺度。在實(shí)踐課程教學(xué)中則應(yīng)把評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)放在強(qiáng)調(diào)專業(yè)技能表達(dá)的針對(duì)性上，和滿足實(shí)踐需要的表達(dá)效率上。另外，應(yīng)積極鼓勵(lì)學(xué)生參加各類產(chǎn)品設(shè)計(jì)競(jìng)賽、特別是在家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程的教學(xué)過(guò)程中，提倡學(xué)生加大量的家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)類大賽，這樣就能讓課堂理論教學(xué)與課外實(shí)踐環(huán)節(jié)有效的得到結(jié)合，這也是學(xué)生在為提前了解社會(huì)，對(duì)于他們走上社會(huì)，進(jìn)入設(shè)計(jì)領(lǐng)域也會(huì)產(chǎn)生一定的自信。
嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)具有如下幾方面的特點(diǎn)：
1）需要交叉開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境。由于嵌入式軟件本身不具備自主開(kāi)發(fā)能力，即使設(shè)計(jì)完成以后用戶通常也不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改，因此必須有一套開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開(kāi)發(fā)。這些工具和環(huán)境一般基于通用計(jì)算機(jī)上的軟硬件設(shè)備以及各種邏輯分析儀、混合信號(hào)示波器等。開(kāi)發(fā)時(shí)往往有主機(jī)和目標(biāo)機(jī)交叉開(kāi)發(fā)的概念，主機(jī)用于程序的開(kāi)發(fā)、調(diào)試，目標(biāo)機(jī)作為最后的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。開(kāi)發(fā)時(shí)主機(jī)和目標(biāo)機(jī)需要交替結(jié)合進(jìn)行。
2）軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)。軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)涉及以下方面：嵌入式軟件設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)硬件與軟件的協(xié)同性與整合性、軟件與硬件的可裁減，以滿足系統(tǒng)對(duì)功能、成本、體積和功耗等要求。
3）嵌入式軟件開(kāi)發(fā)人員以應(yīng)用專家為主。通用計(jì)算機(jī)的開(kāi)發(fā)人員一般是計(jì)算機(jī)科學(xué)或計(jì)算機(jī)工程方面的專業(yè)人士，而嵌入式軟件則是要和各個(gè)不同行業(yè)的應(yīng)用相結(jié)合的，要求更多的計(jì)算機(jī)以外的專業(yè)知識(shí)，其開(kāi)發(fā)人員往往是各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的專家。
4）軟件要求固態(tài)化存儲(chǔ)。為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片或單片機(jī)本身中，而不是存儲(chǔ)于磁盤等載體中。
5）軟件代碼高質(zhì)量、高可靠性。盡管半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展使處理器速度不斷提高，片上存儲(chǔ)器容量不斷增加，但在大多數(shù)應(yīng)用中，存儲(chǔ)空間仍然是寶貴的，還存在實(shí)時(shí)性的要求。為此要求程序編寫(xiě)和編譯工具的質(zhì)量要高，以減少程序二進(jìn)制代碼長(zhǎng)度，提高執(zhí)行速度。嵌入式軟件的核心是系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，由于存儲(chǔ)空間有限，因而要求軟件代碼緊湊、可靠，大多對(duì)實(shí)時(shí)性有嚴(yán)格要求。
6）系統(tǒng)軟件的高實(shí)時(shí)性。在多任務(wù)嵌入式軟件中，對(duì)重要性各不相同的任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)籌兼顧和合理調(diào)度是保證每個(gè)任務(wù)及時(shí)執(zhí)行的關(guān)鍵，單純通過(guò)提高處理器速度是無(wú)法完成和沒(méi)有效率的，這種任務(wù)調(diào)度只能由優(yōu)化編寫(xiě)的系統(tǒng)軟件來(lái)完成，因此系統(tǒng)軟件的高實(shí)時(shí)性是基本要求。嵌入式軟件應(yīng)用程序雖然可以沒(méi)有操作系統(tǒng)直接在芯片上運(yùn)行，但是為了合理地調(diào)度多任務(wù)，利用系統(tǒng)資源，系統(tǒng)一般以成熟的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，這樣才能保證程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性、可靠性，并減少開(kāi)發(fā)時(shí)間，保障軟件質(zhì)量。
2軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)概念
嵌入式軟件設(shè)計(jì)是使用一組物理硬件和軟件來(lái)完成所需功能的過(guò)程。系統(tǒng)是指任何由硬件、軟件或者兩者的結(jié)合來(lái)構(gòu)成的功能設(shè)備。由于嵌入式軟件是一個(gè)專用系統(tǒng)，所以在嵌入式產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中，軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)是緊密結(jié)合、相互協(xié)調(diào)的。這就產(chǎn)生了一種全新的發(fā)展中的設(shè)計(jì)理論——軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)。這種方法的特點(diǎn)是，在設(shè)計(jì)時(shí)從系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)角度考慮，把實(shí)現(xiàn)時(shí)的軟硬件同時(shí)考慮進(jìn)去，硬件設(shè)計(jì)包括芯片級(jí)“功能定制”設(shè)計(jì)。既可最大限度地利用有效資源，縮短開(kāi)發(fā)周期，又能取得更好的設(shè)計(jì)效果。
系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)的整個(gè)流程從確定系統(tǒng)要求開(kāi)始，包含系統(tǒng)要求的功能、性能、功耗、成本、可靠性和開(kāi)發(fā)時(shí)間等。這些要求形成了由項(xiàng)目開(kāi)發(fā)小組和市場(chǎng)專家共同制定的初步說(shuō)明文檔。系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先確定所需的功能。復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)最常用的方法是將整個(gè)系統(tǒng)劃分為較簡(jiǎn)單的子系統(tǒng)及這些子系統(tǒng)的模塊組合，然后以一種選定的語(yǔ)言對(duì)各個(gè)對(duì)象子系統(tǒng)加以描述，產(chǎn)生設(shè)計(jì)說(shuō)明文檔。其次，是把系統(tǒng)功能轉(zhuǎn)換成組織結(jié)構(gòu)，將抽象的功能描述模型轉(zhuǎn)換成組織結(jié)構(gòu)模型。由于針對(duì)一個(gè)系統(tǒng)可建立多種模型，因此應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的仿真和先前的經(jīng)驗(yàn)米選擇模型。
3嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的方法論
在建立一個(gè)完整的嵌入式軟件或是產(chǎn)品時(shí)，大部分系統(tǒng)都很復(fù)雜，不但功能規(guī)格很多，還必須考慮例如價(jià)格、性能等其他因素，否則很容易做出一個(gè)失敗的系統(tǒng)或是產(chǎn)品。因此，在進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)之前，必須先了解一些系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，使得在開(kāi)發(fā)過(guò)程中更為順利。一般來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程會(huì)經(jīng)歷幾個(gè)步驟，為了確保這些步驟的合理性，我們需要一個(gè)設(shè)計(jì)方法論來(lái)面對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。采用方法論有以下三個(gè)重要理由。
確認(rèn)所做的每一件事情都是必須要做的，不做無(wú)謂的工作，也不漏掉關(guān)鍵性的重要工作，其中包含性能最佳化或是功能測(cè)試。
根據(jù)設(shè)計(jì)方法論可以發(fā)展出計(jì)算機(jī)輔助工具或是設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)累積，汲取每一次產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)。再經(jīng)過(guò)量化之后，可以發(fā)展出一套工具或是方法，讓往后的產(chǎn)品設(shè)計(jì)步入自動(dòng)化。
開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)遵循同一套方法論，可以讓團(tuán)隊(duì)成員更容易彼此溝通。每個(gè)人都能在短時(shí)間內(nèi)了解整體過(guò)程中將經(jīng)歷哪些過(guò)程，需要何種支持與接收到何種結(jié)果。此外，也容易通過(guò)一套已經(jīng)定義好的方法論，彼此相互合作協(xié)調(diào)。設(shè)計(jì)過(guò)程的目標(biāo)是做出有一定用途且具有創(chuàng)新點(diǎn)的產(chǎn)品。產(chǎn)品的典型規(guī)格包含功能性、制造成本、性能表現(xiàn)、省電考慮和其他特性。
硬件系統(tǒng)功能會(huì)越來(lái)越強(qiáng)大，許多軟件的功能會(huì)用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，“軟件硬化”發(fā)展趨勢(shì)越來(lái)越快。整機(jī)的體積和功耗越來(lái)越小，越來(lái)越符合綠色環(huán)保的要求，同時(shí)產(chǎn)品的價(jià)格會(huì)越來(lái)越低，因此，對(duì)IC的功能、耗電以及成本的要求會(huì)越來(lái)越刻薄。
不論是IC還是軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，功能將越來(lái)越強(qiáng)，而價(jià)格卻越來(lái)越低。使用的界面越來(lái)越友好，體積卻越來(lái)越小，攜帶越來(lái)越方便，會(huì)使用的人也越來(lái)越多。
需要越來(lái)越多的精通軟、硬件的復(fù)合型高級(jí)人才。因嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)完全不同于PC機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作。在PC機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作中，硬件幾乎不需要開(kāi)發(fā)者來(lái)設(shè)計(jì)，廠家已設(shè)計(jì)好了。你只要設(shè)計(jì)軟件就行了。而且，軟件目標(biāo)碼的大小對(duì)硬件的成本幾乎沒(méi)有影響。在嵌入式系統(tǒng)中就不同了，軟件的算法和大小對(duì)產(chǎn)品成本有著極大的影響。因此，產(chǎn)品設(shè)計(jì)主管必須具有較強(qiáng)的軟硬件知識(shí)，是軟硬件復(fù)合型人才，才能很好地完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作，設(shè)計(jì)出極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品來(lái)。
軟件硬化趨勢(shì)加快
這里重談一下軟件硬化的看法。國(guó)際上嵌入式軟件技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)是：隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，IC的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)平臺(tái)使用越來(lái)越簡(jiǎn)單，價(jià)格越來(lái)越低，以及制造工藝的進(jìn)步，致使IC生產(chǎn)成本也越來(lái)越低了。許多過(guò)去只能以軟件實(shí)現(xiàn)的功能，現(xiàn)在完全可以用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)了。并且，有時(shí)用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)的成本甚至比用軟件方式來(lái)的還要便宜。
因此，軟件工程師也可以來(lái)設(shè)計(jì)IC了，這都是過(guò)去不可想象的事。我們軟件工程師一定要有從設(shè)計(jì)軟件轉(zhuǎn)變到硬件設(shè)計(jì)的心理準(zhǔn)備。因?yàn)椋@是嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)，只有這樣我們才能趕上嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的時(shí)代脈搏。
而我們現(xiàn)在軟件發(fā)展的方向基本上走的還是“硬件軟化”的道路，即所有的功能盡量用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。如MP3、MP4、MPEG2、MPEG4等等的功能盡量用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。其優(yōu)勢(shì)是通用性好，產(chǎn)品升級(jí)容易。但它只適合小批量即專用型或?qū)r(jià)格不敏感的產(chǎn)品使用。但對(duì)大批量即普及型或?qū)r(jià)格敏感的產(chǎn)品就不太適用了。更不能設(shè)計(jì)生產(chǎn)出具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品了。因“硬件軟化”帶來(lái)的不足是攤到每個(gè)產(chǎn)品上的成本較高、功耗大、接受靈敏度低、穩(wěn)定性不高、內(nèi)存容量需求大、有程序跑飛等等的問(wèn)題。
另外，這種軟件的發(fā)展方式帶來(lái)的最大問(wèn)題就是我們整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展永遠(yuǎn)只能跟在別人的后面跑，而不能超越別人。因按這種模式發(fā)展，IC設(shè)計(jì)的核心技術(shù)永遠(yuǎn)掌握在他人的手中。因此，我們應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，及早地調(diào)整我們的發(fā)展思路，培養(yǎng)出自己的精通軟硬件設(shè)計(jì)的復(fù)合型高級(jí)軟件人才。只有這樣，我們才有可能在嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展上趕超世界先進(jìn)水平。
硬件門檻降低
隨著IC開(kāi)發(fā)平臺(tái)的極大進(jìn)步，電路設(shè)計(jì)工程師和軟件工程師也能夠設(shè)計(jì)自己的IC了，并且技術(shù)水平越來(lái)越成熟了。過(guò)去許多要靠軟件才能實(shí)現(xiàn)的功能都能由硬件或軟件工程師用硬件來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了。而且，他們將逐步成為IC設(shè)計(jì)的主力軍。這在以前是不可想象的，當(dāng)時(shí)IC設(shè)計(jì)只能是半導(dǎo)體工程師的專利。
匯聚式處理器解決嵌入式設(shè)計(jì)技術(shù)挑戰(zhàn)
盡管嵌入式設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，在核心處理器硬件平臺(tái)、嵌入式操作系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)工具上已經(jīng)有廣泛的選擇，然而隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇、系統(tǒng)日益復(fù)雜化，目標(biāo)應(yīng)用對(duì)系統(tǒng)的功能、性能、成本的要求也日趨苛刻。工程師所面臨的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)似乎并沒(méi)有隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展降低，甚至日益增高，工程師在進(jìn)行方案選擇時(shí)必須正確評(píng)估應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)。
處理能力要求越來(lái)越高。系統(tǒng)本身的復(fù)雜功能、友好的界面設(shè)計(jì)要求、各種接口和通信需求都需要占用大量的MIPS處理能力，單一的傳統(tǒng)MCU或ASIC很多時(shí)候難以滿足系統(tǒng)高處理能力的需求，雙芯片甚至三芯片解決方案日益增多，但隨之而來(lái)的高設(shè)計(jì)復(fù)雜性、功耗和BOM(材料清單)成本讓方案缺乏競(jìng)爭(zhēng)性。此外，當(dāng)前嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，特別是一些新產(chǎn)品和功能復(fù)雜的嵌入式產(chǎn)品設(shè)計(jì)，要在設(shè)計(jì)周期很有限的條件下完全從零開(kāi)始實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)已經(jīng)變得不現(xiàn)實(shí)，也不具成本效益。因此，是否能提供完善的開(kāi)發(fā)工具套件、必要的軟件模塊、成熟的參考設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)支持，以及是否有完整的設(shè)計(jì)生態(tài)系統(tǒng)等，對(duì)于是否能按期高質(zhì)量地完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。
標(biāo)準(zhǔn)的多樣性和不確定性帶來(lái)產(chǎn)品升級(jí)換代的顧慮。當(dāng)前在各個(gè)行業(yè)都面臨一些創(chuàng)新型應(yīng)用，例如智能電表和智能視頻監(jiān)控等，這些應(yīng)用都具有一定開(kāi)創(chuàng)性，目前沒(méi)有或尚未形成行業(yè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，如何在保證搶占市場(chǎng)窗口期的先機(jī)，同時(shí)確保當(dāng)前的設(shè)計(jì)滿足未來(lái)變化的市場(chǎng)和技術(shù)需求，必須考慮方案的可擴(kuò)展性和性能裕量。
低功耗的要求日益苛刻。處理器性能要求越來(lái)越高，而系統(tǒng)功耗要求越來(lái)越低，這幾乎形成一對(duì)矛盾。然而，實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程師不得不面對(duì)這種近乎矛盾的需求。隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)、嵌入式處理器架構(gòu)優(yōu)化以及設(shè)計(jì)技術(shù)的改進(jìn)，低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)日新月異，電壓、工作頻率自適應(yīng)調(diào)整技術(shù)、多工作模式的節(jié)能技術(shù)、數(shù)字電源管理技術(shù)，以及低功耗的最新半導(dǎo)體工藝技術(shù)應(yīng)用層出不窮。在眾多方案中選擇滿足設(shè)計(jì)功率預(yù)算要求的系統(tǒng)方案也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵因素之一。
選擇具有廣泛嵌入式系統(tǒng)支持能力的解決方案非常重要。目前可用的嵌入式操作系統(tǒng)眾多，各具優(yōu)勢(shì)，硬件平臺(tái)方案對(duì)這些操作系統(tǒng)的支持能力是進(jìn)行方案選型的考慮要點(diǎn)之一。
以Mcu或AsIc為核心器件的硬件平臺(tái)方案在解決上述嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求上正面臨挑戰(zhàn)，有限的處理能力通常難以滿足很多應(yīng)用的高處理能力需求，或者缺乏進(jìn)行功能擴(kuò)展和產(chǎn)品升級(jí)換代的設(shè)計(jì)靈活性，某些設(shè)計(jì)為了滿足系統(tǒng)的處理能力要求而增加DsP或協(xié)處理器，從而增加系統(tǒng)的復(fù)雜性、功耗和成本。
結(jié)合MCU和DsP性能優(yōu)勢(shì)的匯聚式處理器是有效解決上述設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的方案之一，而ADI公司Blackfin處理器是目前市面上唯一的匯聚式處理器產(chǎn)品。匯聚式處理器典型應(yīng)用有電力應(yīng)用的智能電表，安防應(yīng)用的視頻監(jiān)控，醫(yī)療設(shè)備的便攜式房顫監(jiān)測(cè)儀，工業(yè)應(yīng)用的3DLevelScanner三維曲面測(cè)量?jī)x等。預(yù)覽全文，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)本刊網(wǎng)。
科學(xué)大師是引用出來(lái)的
關(guān)鍵詞: 嵌入式系統(tǒng);教學(xué)體系;實(shí)驗(yàn)室配置;師資建設(shè)
Key words: embedded system;course architecture;laboratory configuration;teacher development
中圖分類號(hào):G642.0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)11-0249-02
0引言
嵌入式系統(tǒng)涵蓋了微電子技術(shù)、電子信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件和硬件等多項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)許多高校已在研究生和本科生中,較早開(kāi)設(shè)了嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)課程,并籌建了嵌入式系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),高職類院校進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的院校相對(duì)較少。由于嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品千變?nèi)f化,小到MP3播放器,大到飛機(jī)導(dǎo)彈,差異非常大,個(gè)性多于共性,而且嵌入式技術(shù)本身學(xué)習(xí)難度比較大,由此導(dǎo)致嵌入式系統(tǒng)的人才培養(yǎng)比較困難。嵌入式技術(shù)教學(xué)目前還沒(méi)有完整和現(xiàn)成的體系可供參考,而高職由于學(xué)生特點(diǎn)和師資的原因不能直接應(yīng)用本科類院校的課程體系和開(kāi)課模式,高職類院校因?yàn)榈赜蚝蜅l件的差異也很難直接參考,我校根據(jù)自身的特點(diǎn)在嵌入式系統(tǒng)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面進(jìn)行了有益的嘗試與探索。在實(shí)踐教學(xué)基地建設(shè)時(shí),首先對(duì)嵌入式系統(tǒng)課程體系、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、師資隊(duì)伍等諸多方面進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和規(guī)劃,以保證嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐基地能夠滿足學(xué)生學(xué)習(xí)掌握嵌入式技術(shù)的基本要求及部分較好學(xué)生和老師的需要。
1高職嵌入式人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位
通過(guò)對(duì)嵌入式系統(tǒng)人才需求報(bào)告的研究,我們發(fā)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)行業(yè)和一般的制造業(yè)并不相同,即高技能人才的需求并不在嵌入式產(chǎn)品的制造過(guò)程,而是在研發(fā)及技術(shù)支持環(huán)節(jié),這兩個(gè)環(huán)節(jié)一個(gè)在產(chǎn)品生產(chǎn)之前,一個(gè)在產(chǎn)品生產(chǎn)之后。這也是由嵌入式產(chǎn)品自身的特點(diǎn)決定的。由于嵌入式產(chǎn)品普遍采用32位RISC技術(shù),芯片采用超大規(guī)模集成電路制造,也決定了產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程全部采用SMT設(shè)備完成。很多從事嵌入式產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的公司可能都沒(méi)有自己的制造廠,而是直接委托行業(yè)的制造廠家來(lái)生產(chǎn)。針對(duì)嵌入式技術(shù)的特點(diǎn)及高職學(xué)生和我校師資的實(shí)際情況,我們把培養(yǎng)的嵌入式系統(tǒng)人才定位在嵌入式助理工程師(主要崗位:研發(fā)助理工程師,硬件測(cè)試工程師,軟件測(cè)試工程師,系統(tǒng)功能測(cè)試工程師,硬件維修工程師和嵌入式產(chǎn)品銷售工程師,技術(shù)支持工程師等崗位。)
通過(guò)對(duì)這些崗位的分析,我們能得出所需的嵌入式知識(shí)體系:(1)掌握基本的電路知識(shí);(2)掌握主流嵌入式微處理器的結(jié)構(gòu)與原理;(3)掌握一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng);(4)熟悉嵌入式軟件開(kāi)發(fā)流程并至少做過(guò)一個(gè)嵌入式軟件項(xiàng)目。
2嵌入式系統(tǒng)理論教學(xué)體系
中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）24-0101-02
隨著現(xiàn)代電子制造水平和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為汽車電子、家電控制和消費(fèi)類電子等產(chǎn)品的重要組成部分，由于其硬件部分體積小、價(jià)格便宜、集成度高，并且軟硬件都可以進(jìn)行“按需定制”可裁剪，嵌入式系統(tǒng)有著十分廣闊的發(fā)展前景。
同時(shí)嵌入式系統(tǒng)中的無(wú)線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)和自動(dòng)化系統(tǒng)控制技術(shù)的日益成熟，把傳感器得到的各種數(shù)據(jù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的手段傳輸出去，使得世界的聯(lián)系從人與人的聯(lián)系，逐步轉(zhuǎn)變成物與人的聯(lián)系，物與物的聯(lián)系；使得現(xiàn)實(shí)世界與信息網(wǎng)絡(luò)更加的緊密結(jié)合。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，更好的促進(jìn)嵌入式系統(tǒng)作為物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的載體的教學(xué)和改革工作。
1嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的現(xiàn)狀
關(guān)于嵌入式系統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中的課程定位、相關(guān)先導(dǎo)課程與基礎(chǔ)知識(shí)的準(zhǔn)備、教學(xué)內(nèi)容（包括硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)）的選擇、實(shí)踐教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)組織等問(wèn)題，在目前，仍然存在爭(zhēng)論和探索。本環(huán)節(jié)就以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：
1）嵌入式系統(tǒng)的課程定位
由于各個(gè)院校對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的課程定位的不同，不同的院校對(duì)于本課程的應(yīng)用方向也不同。有的院校更加側(cè)重于底層硬件和系統(tǒng)文件的裁剪，偏向于基于單片機(jī)的應(yīng)用；有的院校更加側(cè)重于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用，偏向于軟件開(kāi)發(fā)與調(diào)試。
2）嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的先導(dǎo)課程
基于上述不同院校之間課程定位的不同，嵌入式系統(tǒng)課程的先導(dǎo)課程也有所不同，針對(duì)偏硬件設(shè)計(jì)方向的，硬件電路設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)。針對(duì)偏軟件設(shè)計(jì)方向的，則是把程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言作為重點(diǎn)。
3）嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的學(xué)時(shí)分配
不同院校的不同專業(yè)對(duì)于嵌入式系統(tǒng)課程的要求不同，有的專業(yè)是作為專業(yè)核心類課程，有的專業(yè)是作為專業(yè)通識(shí)類課程，有的專業(yè)是作為專業(yè)選修類課程。因此，對(duì)于嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的學(xué)時(shí)，有著很大的不同。
4）嵌入式系統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容的選擇
嵌入式系統(tǒng)課程由于對(duì)前期課程的要求較高，同時(shí)現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容中，理論偏多，各種概念和模型較難理解，學(xué)生動(dòng)手去實(shí)踐相對(duì)較少，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)非常抽象和枯燥，無(wú)法形成自己的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，缺乏直觀性，因此學(xué)生學(xué)習(xí)積極性會(huì)隨著課程的深入，逐步降低。
同時(shí)嵌入式系統(tǒng)教學(xué)需結(jié)合教學(xué)平臺(tái)設(shè)備來(lái)進(jìn)行開(kāi)展。在現(xiàn)有市場(chǎng)上，嵌入式系統(tǒng)教學(xué)平臺(tái)種類繁多，并且配套的軟件操作系統(tǒng)也有所不同，不同院校都根據(jù)自身的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)選擇。
2嵌入式系統(tǒng)教學(xué)組織
根據(jù)本學(xué)院“5-3-3”課程體系構(gòu)建的思想，再結(jié)合江蘇省蘇州市吳江區(qū)地方經(jīng)濟(jì)具體特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以近年來(lái)國(guó)際工程教育改革CDIO工程教育模式為思路，將構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作貫穿在整個(gè)課程體系之中，以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在不同的行業(yè)、企業(yè)及應(yīng)用背景下，將物聯(lián)網(wǎng)的項(xiàng)目案例，和嵌入式系統(tǒng)的課程體系融會(huì)貫通，強(qiáng)調(diào)職業(yè)教育教學(xué)行動(dòng)的過(guò)程屬性，將典型物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)案例引入到教學(xué)中并進(jìn)行重構(gòu)，編排模塊化課程教學(xué)內(nèi)容，組織教學(xué)過(guò)程。使得學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，不僅能了解嵌入式系統(tǒng)的基本原理和設(shè)計(jì)方法，同時(shí)能對(duì)嵌入式系統(tǒng)中的ARM體系結(jié)構(gòu)、ARM指令系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，選擇嵌入式Linux操作系統(tǒng)根據(jù)不同的需求進(jìn)行相應(yīng)的裁剪、交叉編譯開(kāi)發(fā)和移植應(yīng)用，同時(shí)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行應(yīng)用程序和驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)。
3傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問(wèn)題
傳統(tǒng)教學(xué)過(guò)程中通常以教師講授為主，以教材對(duì)應(yīng)章節(jié)和知識(shí)點(diǎn)作為講授單元，理論基礎(chǔ)和實(shí)踐環(huán)節(jié)分離，無(wú)法做到“理實(shí)一體化”。在有限的課程授課時(shí)間內(nèi)，設(shè)置與教學(xué)內(nèi)容配套的實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過(guò)課后實(shí)踐來(lái)強(qiáng)化教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性的能力比較有限。
嵌入式操作系統(tǒng)選擇非常多，在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用中常用的軟件中間件，比如網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、嵌入式平臺(tái)下的根文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、媒體壓縮與解壓縮庫(kù)、各種加密算法與協(xié)議等，更是令人眼花繚亂。
同時(shí)，作為授課對(duì)象的學(xué)生，由于來(lái)自不同的專業(yè)方向，前導(dǎo)課程的基礎(chǔ)知識(shí)參差不齊。具體表現(xiàn)為：電子類專業(yè)方向的學(xué)生，軟件基礎(chǔ)較為薄弱，計(jì)算機(jī)類專業(yè)方向的學(xué)生，電路與硬件基礎(chǔ)弱。
4基于物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)
以職業(yè)崗位能力為主線的高職教育體系需要構(gòu)建項(xiàng)目化教學(xué)課程體系，同時(shí)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的大背景下，嵌入式系統(tǒng)的課程體系確實(shí)應(yīng)當(dāng)有所調(diào)整，以適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)的需求。
項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)的理念認(rèn)為：學(xué)生知識(shí)的積累和構(gòu)建，是在一定的條件下自主構(gòu)建而成的；學(xué)習(xí)是知識(shí)、技能與行為、態(tài)度與價(jià)值觀等方面的長(zhǎng)進(jìn)。
同時(shí)，以企業(yè)中真實(shí)的生產(chǎn)、研發(fā)和具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的案例作為教學(xué)內(nèi)容的選擇，要求學(xué)生能夠通過(guò)自身的特點(diǎn)，獲取相關(guān)的資訊，指定真實(shí)的計(jì)劃，通過(guò)自身的決策和實(shí)施，并且進(jìn)行檢查和互查來(lái)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)。
1）項(xiàng)目的具體構(gòu)建
將嵌入式系統(tǒng)教學(xué)課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行碎片化和重組，以本院的校企合作單位物聯(lián)網(wǎng)智能家居企業(yè)真實(shí)案例為基礎(chǔ)，將整個(gè)教學(xué)過(guò)程以項(xiàng)目的形式開(kāi)展教學(xué)，再將物聯(lián)網(wǎng)智能家居項(xiàng)目中分成相應(yīng)子項(xiàng)目，對(duì)相應(yīng)子項(xiàng)目再進(jìn)行具體的任務(wù)分解。在整個(gè)過(guò)程中，要求學(xué)生能夠以教學(xué)主體的身份參與進(jìn)來(lái)，對(duì)真實(shí)案例從總體上進(jìn)行把握，明確學(xué)習(xí)和構(gòu)建的內(nèi)容。
2）項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)組織形式
本院該課程在采用小班化教學(xué)的基礎(chǔ)上，對(duì)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目分組，將4～5名學(xué)生分配到一個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。在不同的項(xiàng)目中扮演企業(yè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的不同角色，同時(shí)在不同的子項(xiàng)目中，學(xué)生的角色進(jìn)行輪轉(zhuǎn)或互換，使得學(xué)生在完成本課程的學(xué)習(xí)之后，能對(duì)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程相對(duì)熟悉。
學(xué)生在不同的子項(xiàng)目中，可以對(duì)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的不同角色進(jìn)行體驗(yàn)，根據(jù)自身的實(shí)際情況，為更好的走上工作崗位，融入企業(yè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)做準(zhǔn)備。
3）具體項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施
在每一個(gè)具體項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施過(guò)程中，以本院的2014級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)為例，該專業(yè)有40人，將學(xué)生以5個(gè)學(xué)生為項(xiàng)目小組進(jìn)行分組，共8個(gè)小組，根據(jù)學(xué)生的學(xué)情和實(shí)際情況進(jìn)行項(xiàng)目任務(wù)書(shū)下發(fā)，將CDIO中的構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）融入進(jìn)來(lái)。
以物聯(lián)網(wǎng)智能家居企業(yè)真實(shí)案例中的智能窗簾子項(xiàng)目為例，通過(guò)任務(wù)分解，如下圖所示，可以分為嵌入式Linux系統(tǒng)裁剪、直流電機(jī)控制、交叉編譯、驅(qū)動(dòng)文件加載和嵌入式平臺(tái)下移植應(yīng)用等五個(gè)子任務(wù)，同時(shí)針對(duì)模塊化教學(xué)，進(jìn)行相應(yīng)學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)和教學(xué)方案設(shè)計(jì)，整合現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容，使得老師的教和學(xué)生的學(xué)都體現(xiàn)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)模式下理實(shí)一體化的緊密結(jié)合。
首先要求每個(gè)項(xiàng)目小組的學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目分析，將構(gòu)思（Conceive）采用行動(dòng)導(dǎo)向中資訊的形式展現(xiàn)出來(lái)，給出工作任務(wù)，提出任務(wù)要求，要求學(xué)生應(yīng)當(dāng)把前導(dǎo)課程以及已做過(guò)的項(xiàng)目中已掌握的知識(shí)點(diǎn)和即將開(kāi)展的項(xiàng)目中需要的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行融合，使得學(xué)生溫故知新，同時(shí)也學(xué)會(huì)綜合運(yùn)用新舊知識(shí)的技能；其次要通過(guò)實(shí)踐的方式，項(xiàng)目和任務(wù)必須能夠通過(guò)實(shí)踐來(lái)完成及驗(yàn)證。
對(duì)于設(shè)計(jì)（Design）則要求學(xué)生在項(xiàng)目小組中指定相應(yīng)計(jì)劃，安排時(shí)間進(jìn)度。
而實(shí)現(xiàn)（Implement），要求各小組通過(guò)決策和實(shí)施的方式，分別提出完成該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案說(shuō)明書(shū)，每個(gè)小組推選1名同學(xué)上臺(tái)進(jìn)行本組實(shí)施方案的具體表述，授課教師與項(xiàng)目小組成員共同討論，進(jìn)行分析和優(yōu)化，最終確定相對(duì)合理、科學(xué)的最佳方案，并進(jìn)行下一步的實(shí)施。
運(yùn)作（Operate），則是在之前所做工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合項(xiàng)目方案說(shuō)明書(shū)，對(duì)于項(xiàng)目?jī)?nèi)容對(duì)照完成。在項(xiàng)目完成之后，對(duì)照最初提出的工作任務(wù)要求，逐項(xiàng)檢查項(xiàng)目完成情況。如存在不符的情況，進(jìn)行分析和修改，直至滿足相應(yīng)要求。同時(shí)要求項(xiàng)目小組內(nèi)的同學(xué)和不同小組的同學(xué)進(jìn)行自評(píng)和互評(píng)，進(jìn)行相應(yīng)總結(jié)和考核。
5總結(jié)
基于物聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的技術(shù)和應(yīng)用背景，如何精簡(jiǎn)嵌入式系統(tǒng)課程的理論教學(xué)內(nèi)容，并擴(kuò)寬學(xué)生的知識(shí)面，讓學(xué)生掌握設(shè)計(jì)與思考的方法，重點(diǎn)把與真實(shí)項(xiàng)目案例密切相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)與設(shè)計(jì)，同時(shí)進(jìn)行層次化的實(shí)踐設(shè)計(jì)，在實(shí)踐環(huán)節(jié)中，讓學(xué)生真正參與到前沿發(fā)展的企業(yè)課題和項(xiàng)目中去，這是在嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)改革中要研究和具體實(shí)踐的方向。
基于物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的嵌入式系統(tǒng)教學(xué)改革實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)于企業(yè)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程更加熟悉，學(xué)生參與項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的積極性和主動(dòng)性得到提高，同時(shí)，通過(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)方法，學(xué)生也認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)改革的實(shí)施，使學(xué)生學(xué)習(xí)的方式發(fā)生了很大的變化，學(xué)生能夠主動(dòng)地去學(xué)習(xí)，更加善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和思考問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力也得到了很大提高，學(xué)生的專業(yè)技能能力得到系統(tǒng)的鍛煉。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)改革，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)的養(yǎng)成和從學(xué)校到畢業(yè)頂崗實(shí)習(xí)、就業(yè)更好的“無(wú)縫”對(duì)接提供了保障。
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也許。使產(chǎn)品設(shè)計(jì)視野更開(kāi)闊的一條顯而易見(jiàn)的途徑就是考慮那些購(gòu)買和使用電子產(chǎn)品的用戶。在這里，不斷變化的影響因素在于意識(shí)到客戶不只是購(gòu)買產(chǎn)品。實(shí)際上他們還在購(gòu)買超出設(shè)備本身的電子產(chǎn)品的體驗(yàn)。這一視野更少與電路和軟件算法直接相關(guān)，而是更多地與開(kāi)發(fā)用戶界面、定義設(shè)備與外界的交互方式，以及它連接到什么系統(tǒng)和服務(wù)相關(guān)。這涉及產(chǎn)品的外觀、感覺(jué)和功能，且后者更為重要。這些要素主要是在軟件中定義的，而支持這些功能所需的電子硬件和系統(tǒng)是在后來(lái)才確定的。
當(dāng)各個(gè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域被整合入單一開(kāi)發(fā)環(huán)境，從而在整體上提高了設(shè)計(jì)抽象的層次，則系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)師就有可能采用這種方法。為使這一點(diǎn)成為可能，硬件、軟件和可編程硬件設(shè)計(jì)需要封裝進(jìn)一個(gè)使用單一設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模型的系統(tǒng)。這個(gè)單一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)變成針對(duì)公司內(nèi)各種系統(tǒng)的單一聯(lián)系點(diǎn)，而且更重要的是，它允許各設(shè)計(jì)領(lǐng)域進(jìn)行實(shí)時(shí)設(shè)計(jì)互動(dòng)。
這與嵌入式設(shè)計(jì)領(lǐng)域特有的使用基于C語(yǔ)言的系統(tǒng)語(yǔ)言或算法建模技術(shù)來(lái)提高設(shè)計(jì)抽象層次的概念有重要區(qū)別。如果高層次嵌入式設(shè)計(jì)是在使用單一設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)模型的統(tǒng)一設(shè)計(jì)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)，則其本身就包含其他領(lǐng)域。通過(guò)提供包含應(yīng)用軟件與硬件的完整而統(tǒng)一的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，系統(tǒng)設(shè)計(jì)才能夠名副其實(shí)。
設(shè)計(jì)抽象層次的提高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可以采用高層次、以軟件為中心的整體產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。使用示意圖或流程圖等圖形設(shè)計(jì)界面，你可以迅速將IP區(qū)塊、軟件例程和I/O系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，以研究和開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的產(chǎn)品功能，而不會(huì)受到低層次工程設(shè)計(jì)需求的干擾。單一設(shè)計(jì)環(huán)境可以讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論服務(wù)于開(kāi)發(fā)完整的產(chǎn)品功能而不是其中的一部分。
關(guān)鍵詞：嵌入式;光機(jī)電一體化;工業(yè)控制;分布控制
1 前言
機(jī)電一體化是計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、光電技術(shù)和機(jī)械工業(yè)技術(shù)融合成的一種新興的綜合技術(shù)，光機(jī)電一體化技術(shù)不僅極大推動(dòng)了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還改變了人們對(duì)工業(yè)控制技術(shù)的傳統(tǒng)觀念?，F(xiàn)代化的光機(jī)電一體化技術(shù)正在朝著微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，因此，在光機(jī)電一體化設(shè)備中引入嵌入式技術(shù)正迎合了這種需求。將嵌入式控制技術(shù)引入光機(jī)電一體化設(shè)備中，將更能促進(jìn)光機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，這是滿足機(jī)械對(duì)象網(wǎng)絡(luò)化、智能化和復(fù)雜化控制要求的需求，機(jī)器人技術(shù)、辦公自動(dòng)化、智能玩具和數(shù)控機(jī)床都是嵌入式光機(jī)電一體化技術(shù)的代表。本文主要對(duì)嵌入式控制技術(shù)在光機(jī)電一體化設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)行了探討和研究。
2 傳統(tǒng)光機(jī)電一體化技術(shù)融入嵌入式技術(shù)的必要性
傳統(tǒng)的光機(jī)電一體化技術(shù)主要以機(jī)械工業(yè)技術(shù)和電子技術(shù)的結(jié)合為主要特征，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)要求的提高，這種技術(shù)已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)對(duì)設(shè)備可靠性和性能的要求：
（1）設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜和控制精密性逐漸提高。計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及產(chǎn)品性能要求的提高，光機(jī)電一體化設(shè)備的輸入輸出通道快速增加，使得設(shè)備結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，進(jìn)而帶來(lái)很多不可測(cè)的干擾因素，因此要求控制系統(tǒng)進(jìn)一步提高其抗干擾能力。另外，傳統(tǒng)機(jī)電一體化設(shè)備的實(shí)時(shí)性要求較高，在一定程度上降低了產(chǎn)品的精密型，而現(xiàn)代機(jī)電設(shè)備則要求時(shí)間和空間上控制系統(tǒng)都能做到精確、快速的控制。這些方面只有依靠嵌入式技術(shù)才能找到很好的解決方案;（2）機(jī)電一體化設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)化的需求不斷上升?，F(xiàn)代化的控制設(shè)備要求控制系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)化特點(diǎn)，即能夠通過(guò)遠(yuǎn)程控制、狀態(tài)報(bào)告等對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，這樣能夠顯著提高系統(tǒng)控制的實(shí)時(shí)性、安全性、智能性和便利性要求，而這一需求是無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)的機(jī)電一體化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的;（3）市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)要求降低產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，因此對(duì)光機(jī)電一體化設(shè)備提出了新要求。傳統(tǒng)的光機(jī)電一體化系統(tǒng)中，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期能夠滿足當(dāng)時(shí)社會(huì)的需求，但是，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代化市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)需求要求光機(jī)電一體化系統(tǒng)不斷改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和研發(fā)方式，以適應(yīng)現(xiàn)代化產(chǎn)品的要求。另外，機(jī)械系統(tǒng)的壽命要比軟、硬件系統(tǒng)長(zhǎng)，而后期維護(hù)工作都是由軟件升級(jí)完成的。這就需要系統(tǒng)在設(shè)計(jì)初期就對(duì)系統(tǒng)的軟件可維護(hù)性和可移植性進(jìn)行考慮。
為了解決上述問(wèn)題，人們將嵌入式技術(shù)融入到機(jī)電一體化技術(shù)中。具體來(lái)說(shuō)，就是將嵌入式數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)理念、相關(guān)技術(shù)和基礎(chǔ)理論融入到機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，建立一個(gè)以微處理器為核心的具有高可靠性、高性能的嵌入式控制系統(tǒng)，這樣不僅滿足了被控對(duì)象的復(fù)雜性控制要求，還具有網(wǎng)絡(luò)化、智能化的控制特點(diǎn)。
3 嵌入式控制技術(shù)在光機(jī)電一體化設(shè)備中的應(yīng)用
和其它領(lǐng)域相比，機(jī)電一體化設(shè)備是嵌入式技術(shù)應(yīng)用最廣泛、最典型的領(lǐng)域，在未來(lái)的光機(jī)電一體化設(shè)備發(fā)展中具有巨大的發(fā)展前景和應(yīng)用市場(chǎng)。
3.1 工業(yè)化機(jī)器人技術(shù)
工業(yè)化機(jī)器人的發(fā)展從一開(kāi)始就和嵌入式技術(shù)密不可分。機(jī)器人技術(shù)其實(shí)是上世紀(jì)50年代提出來(lái)的一種數(shù)控技術(shù)。由于當(dāng)時(shí)的控制方法比較落后，沒(méi)有達(dá)到要求的芯片水平，只是一種簡(jiǎn)單的邏輯電路系統(tǒng)。之后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，由于智能控制理論和處理器技術(shù)的限制，機(jī)器人技術(shù)沒(méi)有得到足夠的發(fā)展。從上世紀(jì)70年代開(kāi)始，智能理論的發(fā)展促進(jìn)了機(jī)器人技術(shù)的研究。而最近幾年來(lái)嵌入式技術(shù)的高度發(fā)展，使得以光機(jī)電一體化設(shè)備為基礎(chǔ)的機(jī)器人技術(shù)得到前所未有的發(fā)展趨勢(shì)。其中，火星探測(cè)車就是一個(gè)非常典型的例子?；鹦翘綔y(cè)車價(jià)值近10億美元，是一種高新技術(shù)密集型的先進(jìn)機(jī)器人系統(tǒng)，能夠不依靠地球的控制進(jìn)行自主工作。這種機(jī)器人由于加入了嵌入式系統(tǒng)，可靠性較高，對(duì)完成地面的工作要求起到了非常重要的作用。
3.2 工業(yè)控制設(shè)備技術(shù)
工業(yè)控制設(shè)備是嵌入式技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的一類?，F(xiàn)在的工業(yè)控制設(shè)備中，工控機(jī)的應(yīng)用最為廣泛，這些工控機(jī)通常使用工業(yè)級(jí)處理器和處理設(shè)備，工控要求較高，除了需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制以外，還要將設(shè)備的狀態(tài)信息顯示到顯示器上，這些都對(duì)工控機(jī)的硬件和軟件提出了更高的要求。傳統(tǒng)的PCI04總線系統(tǒng)穩(wěn)定性較強(qiáng)，體積小，因此得到了廣泛的推廣，但是由于這些系統(tǒng)大多使用Windows系統(tǒng)，因此不屬于純粹的嵌入式系統(tǒng)。另外，工控機(jī)和設(shè)備控制器是嵌入式處理器應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域，這些控制處理器占據(jù)控制器的核心位置，為控制器提供了豐富的總線接口，因而能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)顯示的功能。
3.3 分布式控制技術(shù)
分布式控制技術(shù)是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用最早，范圍最為廣泛的領(lǐng)域之一。目前，世界上已經(jīng)有數(shù)十家公司涉及到分布式控制領(lǐng)域。在工業(yè)領(lǐng)域普遍使用分布式控制技術(shù)的主要原因包括如下幾個(gè)方面：
（1）被控對(duì)象的種類較多，數(shù)量較大，且分布范圍較廣，因此需要分布式的控制技術(shù);（2）除了生產(chǎn)過(guò)程控制外，還希望在管理方面實(shí)現(xiàn)控制的自動(dòng)化。
由于嵌入式系統(tǒng)的小型化、專用化和嵌入式特點(diǎn)，使其非常適合分布式系統(tǒng)的應(yīng)用，隨著近年來(lái)分布式系統(tǒng)的發(fā)展，嵌入式技術(shù)在光機(jī)電一體化設(shè)備中的應(yīng)用也越來(lái)越廣。
4 結(jié)論
本文首先對(duì)嵌入式技術(shù)在光機(jī)電一體化技術(shù)中的相關(guān)應(yīng)用和理論知識(shí)進(jìn)行了分析，并對(duì)嵌入式技術(shù)在光機(jī)電一體化技術(shù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹?？梢灶A(yù)見(jiàn)，嵌入式技術(shù)與光機(jī)電一體化技術(shù)的融合是未來(lái)工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的發(fā)展方向，因此，需要加強(qiáng)嵌入式技術(shù)與光機(jī)電技術(shù)的研究，為光機(jī)電一體化系統(tǒng)的發(fā)展和完善奠定良好的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
在當(dāng)前數(shù)字信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的后PC(Post-PC)時(shí)代，隨著國(guó)內(nèi)外各種嵌入式產(chǎn)品的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和推廣，嵌入式技術(shù)越來(lái)越和人們的生活緊密結(jié)合。
1.嵌入式系統(tǒng)、設(shè)計(jì)方法和開(kāi)發(fā)平臺(tái)化的迫切要求
1.1嵌入式系統(tǒng)及其特性
嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng) [1] 。它一般由嵌入式CPU、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用程序等4個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其它設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能，該系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)結(jié)合后應(yīng)用到各個(gè)具體行業(yè)的產(chǎn)物，IP級(jí)、芯片級(jí)、和模塊級(jí)是嵌入式系統(tǒng)的三種主要的體系結(jié)構(gòu)形式，其中，模塊級(jí)的形式就是把已成熟的X86處理器構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模塊嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中，充分利用目前常用的PC架構(gòu)的通用性和便利性。
嵌入式系統(tǒng)通常具有如下五種特性：通常是面向特定應(yīng)用的，完成單一或一組緊密相關(guān)的特定功能；具有高性能和實(shí)時(shí)的要求；系統(tǒng)作為設(shè)備的一部分，其運(yùn)行一般不需要人工干預(yù)；系統(tǒng)的電源要求具有較高的可靠性和安全性；處理器的選擇是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步；
1.2嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
各種硬件平臺(tái)性能的提高、EDA綜合開(kāi)發(fā)工具的長(zhǎng)足發(fā)展以及軟件技術(shù)特別是嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)EOS的推出，為開(kāi)發(fā)復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用軟件提供了底層支持和高效率開(kāi)發(fā)平臺(tái)，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法可以劃分為三個(gè)不同的層次：以PCB、CAD和ICE為主要工具的設(shè)計(jì)方法；以EDA工具軟件和RTOS為開(kāi)發(fā)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法；以IP內(nèi)核庫(kù)為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，用軟硬件協(xié)統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)的設(shè)計(jì)方法。三個(gè)層次的設(shè)計(jì)方法各有其應(yīng)用范圍，并不會(huì)簡(jiǎn)單地用后者取代前者，相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，多采用前兩個(gè)層次的設(shè)計(jì)方法。
1.3嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)化的迫切要求
“后PC時(shí)代是嵌入式系統(tǒng)時(shí)代”嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的廣度和深度目前都呈爆炸式增長(zhǎng)。傳統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)下的小作坊開(kāi)發(fā)模式面面俱到、開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、門檻高、項(xiàng)目對(duì)個(gè)別技術(shù)人員的依賴很大，而且很難保證程序質(zhì)量，因此已經(jīng)不能滿足現(xiàn)今嵌入式世界的需求。
在現(xiàn)代社會(huì)化大生產(chǎn)方式下，平臺(tái)化方式是現(xiàn)代電子產(chǎn)品進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)唯一的正確模式，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式應(yīng)該從計(jì)算機(jī)軟件工程設(shè)計(jì)模式中吸取有用元素，構(gòu)建有自己特色的嵌入式開(kāi)發(fā)系統(tǒng)平臺(tái)，在進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)，只有應(yīng)用平臺(tái)化思想開(kāi)發(fā)模式，才能以最小的代價(jià)最大程度的滿足應(yīng)用的需求。
2.嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及其平臺(tái)化
2.1嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)化開(kāi)發(fā)模式
平臺(tái)模式不是新概念，很多嵌入式產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員的工作就是應(yīng)用平臺(tái)的雛形，但平臺(tái)化開(kāi)發(fā)模式與傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式還是有所區(qū)別的。平臺(tái)化開(kāi)發(fā)模式下，所有個(gè)人的技術(shù)貢獻(xiàn)完全融化在平臺(tái)中，企業(yè)技術(shù)人員必須接受平臺(tái)培訓(xùn)，并在平臺(tái)的高起點(diǎn)上起步。這一模式下，技術(shù)人員能夠迅速成長(zhǎng)，通過(guò)平臺(tái)培訓(xùn)快速掌握產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)，平臺(tái)的知識(shí)繼承減少了企業(yè)對(duì)個(gè)別員工的依附性。
2.2嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的技術(shù)要點(diǎn)
嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)化包括硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)化和軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)化兩個(gè)方面。從硬件方面說(shuō)，平臺(tái)化要求電路的設(shè)計(jì)盡量做到“模塊化”，“拼圖化”。。首先最大程度從半導(dǎo)體廠家索取芯片相關(guān)資料，減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)中單片機(jī)資源應(yīng)用的盲目性。其次，針對(duì)不同的應(yīng)用，規(guī)劃出優(yōu)選的硬件結(jié)構(gòu)。最后，產(chǎn)品的硬件主電路應(yīng)該有良好的通用性和擴(kuò)展性。。從軟件方面說(shuō)，可以借鑒計(jì)算機(jī)軟件工程里面的一些思想和方法，具體實(shí)現(xiàn)上，在系統(tǒng)級(jí)上引入操作系統(tǒng)平臺(tái)，借助于操作系統(tǒng)平臺(tái)多任務(wù)編程思想來(lái)簡(jiǎn)化事務(wù)處理模式，縮短開(kāi)發(fā)周期。在代碼級(jí)建立獨(dú)立于具體產(chǎn)品的函數(shù)庫(kù)和驅(qū)動(dòng)接口平臺(tái)。
2.3嵌入式操作系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化最有力的工具
以開(kāi)發(fā)工具和技術(shù)咨詢?yōu)榛A(chǔ)，然后掌握處理器結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用是進(jìn)行嵌入式開(kāi)發(fā)的正常程序，優(yōu)秀的開(kāi)發(fā)工具不僅能夠開(kāi)發(fā)出處理器的全部功能，而且其界面是用戶友好的，當(dāng)前，主流嵌入式系統(tǒng)得開(kāi)發(fā)工具平臺(tái)可以分為四類：實(shí)時(shí)在線仿真系統(tǒng)ICE（In-Circuit Emulator）；語(yǔ)言編譯器（Compiler Tools）；源程序模擬器（Simulator）；嵌入式操作系統(tǒng)（Embedded Operation Systems）。其中，嵌入式操作系統(tǒng)與傳統(tǒng)單片機(jī)運(yùn)行模式相比具有顯著優(yōu)點(diǎn)，是目前實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化最有力的工具。傳統(tǒng)的單片機(jī)沒(méi)有操作系統(tǒng)，因此運(yùn)行的應(yīng)用程序只能是單進(jìn)程。當(dāng)實(shí)際操作需要有多個(gè)進(jìn)程同時(shí)運(yùn)行時(shí)，只能采用中斷方法或者多個(gè)MCU（每個(gè)MCU運(yùn)行一個(gè)進(jìn)程）來(lái)完成。前者容易形成中斷嵌套而溢出，后者則無(wú)疑增加了硬件成本，且MCU之間需要串口通信，實(shí)時(shí)性得不到保證。嵌入式芯片在程序存儲(chǔ)容量上普遍達(dá)到了MBYTE級(jí)，在速度方面，普遍可以達(dá)到20M以上，這使得嵌入式操作系統(tǒng)調(diào)度進(jìn)程的實(shí)時(shí)性得到了保證。因此之需要有一個(gè)精簡(jiǎn)的、足夠小的os內(nèi)核，就可以把它固化在Flash ROM，在加電引導(dǎo)后控制應(yīng)用程序的多個(gè)任務(wù)并行運(yùn)行。。由于嵌入式操作系統(tǒng)的上述優(yōu)點(diǎn)，它所起到的作用也是很值得一提的。首先，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的可靠性。其次，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)充分發(fā)揮了32位CPU的多任務(wù)潛力。再次，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)提高了開(kāi)發(fā)效率，縮短了開(kāi)發(fā)周期。當(dāng)然，應(yīng)用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)也存在一些難點(diǎn)，主要有進(jìn)程調(diào)度、啟動(dòng)加載、任務(wù)的劃分三個(gè)方面。
2.4嵌入式系統(tǒng)的生命周期
與其他任務(wù)事物一樣，嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品也有其自身的生命周期。首先得到對(duì)嵌入式系統(tǒng)的需求，然后才能開(kāi)發(fā)出產(chǎn)品的概念模型，接著進(jìn)一步進(jìn)行產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及擴(kuò)展。影響系統(tǒng)生命周期的主要因素有以下四個(gè)，系統(tǒng)成本的獲取、系統(tǒng)驗(yàn)證、維護(hù)與后勤、升級(jí)。
2.5嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一般過(guò)程和具體步驟
在嵌入式開(kāi)發(fā)過(guò)程分為兩個(gè)主要部分，選擇宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)以及調(diào)試目標(biāo)機(jī)上的應(yīng)用程序。宿主機(jī)執(zhí)行編譯、鏈接、定址；目標(biāo)機(jī)是運(yùn)行嵌入式軟件的硬件平臺(tái)。嵌入式調(diào)試試用交叉調(diào)試器，采用宿主機(jī)-目標(biāo)機(jī)的調(diào)試方式，包括任務(wù)級(jí)、源碼級(jí)和匯編級(jí)的調(diào)試。
結(jié)合相關(guān)理論和項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，將嵌入式平臺(tái)化開(kāi)發(fā)一般分為五個(gè)步驟：客戶需求分析、確定選用的嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)、測(cè)試、文檔整理。
客戶需求分析
嵌入式系統(tǒng)的客戶需求一般都明確清晰，但應(yīng)考慮客戶潛在的后續(xù)應(yīng)用，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件時(shí)盡可能留出余量。
確定選用的嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)
首先要確定所選作為整個(gè)系統(tǒng)硬件部分核心的嵌入式芯片類型，這一部直接決定了是否選擇以及選擇何種嵌入式操作系統(tǒng)。選擇嵌入式處理器的基本原則是要滿足具體功能性和非功能性指標(biāo)需求的、市場(chǎng)應(yīng)用反應(yīng)良好的、硬件配置最少，另外，開(kāi)發(fā)人員對(duì)此系列處理器的熟悉程度和它對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)的支持程度也應(yīng)屬于考慮因素。其次，根據(jù)應(yīng)用需要和已經(jīng)選擇的嵌入式處理器來(lái)決定是否選擇以及選擇何種嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)、能支持何種處理器硬件平臺(tái)和何種API以及是否支持該應(yīng)用的服務(wù)等十考慮的重點(diǎn)方面。
硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)
兩者的關(guān)系串行或者并行均可，即可以先設(shè)計(jì)和調(diào)試硬件部分，再設(shè)計(jì)和調(diào)試軟件部分，也可以同時(shí)進(jìn)行硬件和軟件的設(shè)計(jì)調(diào)試工作。常見(jiàn)的開(kāi)發(fā)模式有串行的瀑布模式開(kāi)發(fā)過(guò)程，屬于并行模式的V模式開(kāi)發(fā)過(guò)程和在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的機(jī)遇硬件抽象層和操作系統(tǒng)移植層的系統(tǒng)設(shè)計(jì)三種。
無(wú)論串行還是并行，每一種方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，要根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的需要選擇系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式。
測(cè)試
該步驟包括對(duì)硬件測(cè)試、軟件測(cè)試、以及軟硬件的綜合測(cè)試，硬件測(cè)試多借助示波器、萬(wàn)能表、邏輯分析儀等工具，電磁兼容測(cè)試儀是新興的測(cè)試工具。是軟件測(cè)試過(guò)程的四個(gè)分步驟是單元測(cè)試、集成測(cè)試、確認(rèn)測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試。軟硬件聯(lián)合測(cè)試一般非常重視實(shí)際的運(yùn)行檢驗(yàn)尤其是進(jìn)行各種意外情況的檢驗(yàn)以測(cè)試系統(tǒng)的健壯性。
文檔整理
平臺(tái)的技術(shù)文檔必須有全面注釋，技術(shù)交流內(nèi)容必須以文字說(shuō)明，全面注釋?xiě)?yīng)以無(wú)障礙移植為考核標(biāo)準(zhǔn)。文檔整理主要包括文件命名管理、文件版本管理、文件色彩管理以及文件成果登記四個(gè)方面。
1 吳百鋒, 彭澄廉, 孫曉光. 一種基于監(jiān)測(cè)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)[J]. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào), 2003, 26(12): 1728-1733.
Xilinx亞太區(qū)DSP產(chǎn)品及解決方案營(yíng)銷業(yè)務(wù)的高級(jí)經(jīng)理林鴻瑞：嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的高技術(shù)系統(tǒng)，要在短時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)出所需功能的產(chǎn)品是很不容易的，而市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)則要求產(chǎn)品能夠快速上市，需要有容易掌握和使用的開(kāi)發(fā)工具平臺(tái)。嵌入式開(kāi)發(fā)工具將向高度集成、編譯優(yōu)化、具有系統(tǒng)設(shè)計(jì)、可視化建模、仿真和驗(yàn)證功能方向發(fā)展。
嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具的發(fā)展已經(jīng)有二十多年的歷史，目前開(kāi)放性和開(kāi)放源碼成為一股強(qiáng)大的潮流，推動(dòng)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)向前發(fā)展，傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具已不能適應(yīng)這一潮流。
目前的發(fā)展趨勢(shì)是嵌入式系統(tǒng)的集成度越來(lái)越高，因而CMOS+NVM技術(shù)變得越來(lái)越重要。實(shí)現(xiàn)高集成度的另一個(gè)途徑是采用系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)，即把基于不同技術(shù)的芯片整合在同一個(gè)封裝中。一個(gè)典型例子是在單個(gè)封裝中整合MCU、閃存和RF收發(fā)器。
美國(guó)風(fēng)河公司中國(guó)區(qū)總經(jīng)理韓青：關(guān)于嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的發(fā)展趨勢(shì)，從總體上看，嵌入式系統(tǒng)的一個(gè)明顯趨勢(shì)就是復(fù)雜度的急劇提升，這是由于我們已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化和智能化的時(shí)代，連網(wǎng)能力、多樣化和智能化必然會(huì)增加嵌入式軟件的復(fù)雜度。
從軟件平臺(tái)的角度來(lái)看，Linux所發(fā)揮的作用越來(lái)越大。Linux在嵌入式領(lǐng)域的發(fā)展一開(kāi)始就遠(yuǎn)比在桌面PC環(huán)境中要順利，但是由于組織過(guò)于松散，標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程一直比較滯后。近年來(lái)，隨著相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織的完善，特別是Google等國(guó)際巨頭的支持，OHA(開(kāi)放手機(jī)聯(lián)盟)、LiMo等行業(yè)協(xié)會(huì)的建立與發(fā)展，Linux平臺(tái)上軟件開(kāi)發(fā)工具和規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程正在不斷加快，這就為廣大嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員提供了更加穩(wěn)固的基礎(chǔ)。
從應(yīng)用領(lǐng)域的角度來(lái)看，消費(fèi)電子產(chǎn)品的迅速發(fā)展為嵌入式系統(tǒng)提供了巨大的空間，特別是移動(dòng)通信娛樂(lè)裝置、汽車信息娛樂(lè)系統(tǒng)等產(chǎn)品的多樣化趨勢(shì)，都為嵌入式系統(tǒng)提供了充滿想象空間的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和國(guó)防軍工多年來(lái)一直是嵌入式系統(tǒng)的重要應(yīng)用領(lǐng)域，仍然將會(huì)延續(xù)下去?？紤]到Linux在上述這些領(lǐng)域的光明前景和開(kāi)發(fā)工具標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程相對(duì)滯后的現(xiàn)狀，一些有助于標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)將會(huì)成為關(guān)鍵。如DSO(Device Software Opimization，設(shè)備軟件優(yōu)化)的理念和方法、層次化的設(shè)計(jì)方法和工具，都將對(duì)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)的發(fā)展起大重要的推動(dòng)作用。
GlObal IPSolutions亞太區(qū)市場(chǎng)總監(jiān)曾志佳；在VoIP嵌入式硬件平臺(tái)開(kāi)發(fā)方面，目前許多這些平臺(tái)使用的語(yǔ)音處理方案都是基于公共交換電話網(wǎng)(PSTN)技術(shù)，這是傳統(tǒng)的電話技術(shù)。人們對(duì)IP電話的質(zhì)量非常關(guān)心，因?yàn)橥娐方粨Q網(wǎng)絡(luò)相比，分組網(wǎng)絡(luò)具有截然不同的特性。
■今日電子：現(xiàn)代嵌入式軟件／硬件技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入什么樣的階段?
Philippe Faure：對(duì)許多嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用而言，相對(duì)于硬件的開(kāi)發(fā)，軟件的開(kāi)發(fā)時(shí)間更長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)成本更高。為了更緊密地整合硬件和軟件的開(kāi)發(fā)，目前業(yè)界在電子系統(tǒng)級(jí)(ESL)設(shè)計(jì)方法方面投入了大量的努力。然而，這些工作進(jìn)展緩慢，而且其焦點(diǎn)主要放在硬件／軟件并行設(shè)計(jì)流程上，以求縮短嵌入式產(chǎn)品的上市時(shí)間。采用基于FPGA的仿真板來(lái)驗(yàn)證硬件和軟件，可以大幅度縮短嵌入式應(yīng)用的開(kāi)發(fā)時(shí)間，并降低成本和風(fēng)險(xiǎn)。
林鴻瑞為響應(yīng)目標(biāo)市場(chǎng)不斷演化的需求，賽靈思公司極大地增強(qiáng)了其嵌入式處理解決方案的處理能力，在包括處理器、外設(shè)和系統(tǒng)架構(gòu)等所有方面全面升級(jí)了嵌入式處理解決方案，同時(shí)還通過(guò)嵌入式開(kāi)發(fā)套件(EDK)所提供的直觀硬件和軟件設(shè)計(jì)工具極大地簡(jiǎn)化了這些解決方案的使用?；贓DK v9.2提供的FPGA嵌入式處理解決方案下一階段的演進(jìn)將重點(diǎn)瞄準(zhǔn)兩大以客戶為中心的關(guān)鍵目標(biāo)：使軟件開(kāi)發(fā)更容易，并支持高性能嵌入式系統(tǒng)的快速設(shè)計(jì)。
Xilinx的處理解決方案為很多領(lǐng)域提供了高性能和定制功能，這些領(lǐng)域包括：航天和軍用產(chǎn)品、有線和無(wú)線通信、汽車、音頻／視頻廣播、工業(yè)控制、測(cè)試與測(cè)量、以及消費(fèi)類。Xilinx嵌入式處理解決方案得到了大量Virtex和Spartan FPGA平臺(tái)的支持。
韓青；如今的大多數(shù)電子設(shè)備都有多個(gè)不同的功能模塊組成，為了加快產(chǎn)品上市速度，每個(gè)功能模塊可能需要獨(dú)立的團(tuán)隊(duì)來(lái)承擔(dān)開(kāi)發(fā)工作，然后再組裝起來(lái)。通過(guò)采用層次(Layer)技術(shù)，可以讓開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)在開(kāi)發(fā)工作中保持相對(duì)的獨(dú)立性，在功能模塊開(kāi)發(fā)完場(chǎng)后又可以快速方便地組合起來(lái)，迅速構(gòu)成產(chǎn)品系統(tǒng)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與調(diào)試過(guò)程中，層次技術(shù)可以很好地發(fā)現(xiàn)、測(cè)試和交流各個(gè)模塊所發(fā)生的變化，降低嵌入式軟件出現(xiàn)Bug的概率，從而大幅度地節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間和工作量。顯然，層次技術(shù)也會(huì)極大地加快DSP與MCU等不同功能模塊的協(xié)同應(yīng)用。
■今日電子：32位MCU的發(fā)展對(duì)硬件／軟件提出怎樣的要求，DSP和MCU怎樣走向功能融合?
Philippe Faure：某些32位MCU架構(gòu)如ARM9、ARM11、ARM Cortex以及Atmel的AVR32，都內(nèi)建有DSP功能。其他架構(gòu)如Atmel的CAP，則可使DSP核與MCU整合在同一個(gè)芯片上。如果MCU架構(gòu)內(nèi)建有DSP功能，便可利用相同的開(kāi)發(fā)工具，把DSP軟件作為MCU軟件的一部分來(lái)開(kāi)發(fā)。但如果DSP核是獨(dú)立的，則需要單獨(dú)開(kāi)發(fā)DSP軟件，且采用不同于MCU的開(kāi)發(fā)工具。雖然單獨(dú)的MCU和DSP軟件開(kāi)發(fā)較為復(fù)雜，但好處是MCU和DSP核能夠并行工作。相比內(nèi)建DSP功能的單核MCU架構(gòu)，可獲得更高的性能和更低的功耗。
除了MCU內(nèi)核以外，我們還必須考慮到對(duì)外設(shè)模擬／數(shù)字IP的需求，以及MCU是否能夠支持實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)。
林鴻瑞：選擇MCU內(nèi)核僅僅解決了復(fù)雜問(wèn)題的一部分。開(kāi)發(fā)人員需要選擇配有適當(dāng)外設(shè)的MCU來(lái)滿足自己的最終產(chǎn)品要求。如果選擇的MCU帶有許多用不到的外設(shè)可能會(huì)增加總體系統(tǒng)成本。另外，對(duì)能夠運(yùn)行RTOS的MCU的需求也在增長(zhǎng)。使用RTOS有幾大顯著原因：除了提供實(shí)時(shí)多任務(wù)能力以
外，RTOS施加的任務(wù)型設(shè)計(jì)流程比沒(méi)有RTOS的系統(tǒng)更清晰、更容易組織；RTOS支持代碼重利用，通過(guò)提供中間件鏈接和縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間為應(yīng)用提供有用的服務(wù)。在時(shí)序關(guān)鍵的應(yīng)用中，RTOS可預(yù)測(cè)的響應(yīng)時(shí)間也進(jìn)一步保證了應(yīng)用的質(zhì)量。
為進(jìn)一步適應(yīng)這一趨勢(shì)，除已經(jīng)為Microblaze軟內(nèi)核提供的免費(fèi)IP以外，賽靈思公司還新提供了4款免費(fèi)IP(IIC、UART、FPU和10/100 liteEMAC)。為滿足RTOS需求，賽靈思還了其支持Linux 2.6 RTOS的Microblaze軟內(nèi)核版本。
賽靈思FPGA是硬件可配置的并且能夠利用Microblaze實(shí)現(xiàn)嵌入式處理器功能，以及利用內(nèi)部DSP48邏輯片完成DSP加速，因此對(duì)于帶可定制外設(shè)的32位嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，無(wú)論是否包括DSP加速，都是極佳的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。
■今日電子如何看待國(guó)內(nèi)行業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)?貴公司在中國(guó)的發(fā)展策略如何?
Philippe Faure：中國(guó)的嵌入式應(yīng)用增長(zhǎng)極其迅速，部分原因是由于中國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的發(fā)展，另一原因則在于中國(guó)嵌入式應(yīng)用產(chǎn)品出口的持續(xù)增長(zhǎng)。Atmel在制定中國(guó)戰(zhàn)略時(shí)，考慮到了中國(guó)市場(chǎng)對(duì)價(jià)格極為重視的現(xiàn)實(shí)。中國(guó)的電子產(chǎn)品公司對(duì)單個(gè)芯片的價(jià)格和總體物料清單(BoM)的成本都非常關(guān)注。對(duì)Atm el而言，能夠提供把物料清單(BoM)的總體成本降至最低的系統(tǒng)解決方案十分重要。在中國(guó)，消費(fèi)市場(chǎng)非常強(qiáng)勁，其中家電行業(yè)推動(dòng)著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的急速發(fā)展。
林鴻瑞：近年來(lái)，中國(guó)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)品的市場(chǎng)需求日益增加，嵌入式系統(tǒng)的產(chǎn)值不斷增長(zhǎng)，在冶金、汽車、造船、裝備制造、節(jié)能降耗、環(huán)保、家電、電子、汽車、通信、交通、金融、網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域尤其明顯。
目前在中國(guó)市場(chǎng)，F(xiàn)PGA技術(shù)主要應(yīng)用在傳統(tǒng)的通信及消費(fèi)電子領(lǐng)域。賽靈思在中國(guó)電信市場(chǎng)，特別是無(wú)線基站領(lǐng)域始終處于領(lǐng)導(dǎo)地位。在未來(lái)2～4年里，賽靈思的業(yè)務(wù)將集中在TD-SCDMA、平面電視和便攜式產(chǎn)品，在接下來(lái)的發(fā)展中，賽靈思將重點(diǎn)開(kāi)拓汽車電子、工業(yè)控制、測(cè)試測(cè)量等領(lǐng)域。賽靈思在中國(guó)的發(fā)展策略如下：
首先，通過(guò)繼續(xù)加強(qiáng)客戶服務(wù)支持，滿足不斷增長(zhǎng)的客戶需求，同時(shí)不斷拓展銷售渠道，繼續(xù)完成中國(guó)業(yè)務(wù)的快速增長(zhǎng)。第二，繼續(xù)對(duì)能幫助賽靈思建立產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)系統(tǒng)的合作伙伴進(jìn)行投資。第三，繼續(xù)對(duì)電子工程師進(jìn)行培訓(xùn)和教育，使那些從來(lái)沒(méi)有用過(guò)賽靈思FPGA產(chǎn)品的工程師能夠發(fā)現(xiàn)其中的潛力并且能夠使用這些產(chǎn)品。第四，繼續(xù)深入開(kāi)展大學(xué)計(jì)劃。
韓青：國(guó)內(nèi)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用方向與全球情況大致相同，主要集中在航空航天與國(guó)防、消費(fèi)電子、汽車電子、工業(yè)自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施等幾大領(lǐng)域，只是在各個(gè)不同領(lǐng)域的發(fā)展速度與國(guó)外略有不同。例如，國(guó)內(nèi)消費(fèi)電子產(chǎn)品由于市場(chǎng)巨大、進(jìn)入門坎相對(duì)較低而在很短時(shí)間內(nèi)表現(xiàn)出巨大的活力，這也是國(guó)際廠商認(rèn)為短期內(nèi)可以迅速成長(zhǎng)并且進(jìn)入比較容易的一個(gè)領(lǐng)域。再來(lái)看汽車電子，由于國(guó)外廠商利用整車設(shè)計(jì)對(duì)國(guó)內(nèi)廠商造成了一定的進(jìn)入門坎，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)廠商很難踏入預(yù)裝在車內(nèi)的汽車電子產(chǎn)品，但是對(duì)于后裝的車載電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，其市場(chǎng)形態(tài)比較接近消費(fèi)電子產(chǎn)品，也給國(guó)內(nèi)廠商造就了一定的機(jī)會(huì)。
風(fēng)河公司在國(guó)內(nèi)的發(fā)展策略是順應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)趨勢(shì)，以全球最先進(jìn)的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)理念、方法和工具來(lái)引導(dǎo)國(guó)內(nèi)的技術(shù)趨勢(shì)。在嵌入式軟件開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，以DSO(設(shè)備軟件優(yōu)化)為核心的理念、方法和工具是目前和今后將會(huì)長(zhǎng)期延續(xù)的技術(shù)趨勢(shì)。
■今日電子貴公司在嵌入式開(kāi)發(fā)的一些領(lǐng)域很活躍，如何看待貴公司在這個(gè)領(lǐng)域中所扮演的角色?
Philippe Faure：MCU和DSP已經(jīng)被廣泛地使用在大量的嵌入式產(chǎn)品中。規(guī)模最大的嵌入式應(yīng)用是手機(jī)，同時(shí)，數(shù)碼相機(jī)、便攜式媒體播放器和GPS系統(tǒng)的量也很大。另外，MCU和DSP還被使用在工業(yè)和醫(yī)療產(chǎn)品中，這方面的應(yīng)用雖然出貨量較少但單價(jià)較高，且產(chǎn)品生命周期更長(zhǎng)。汽車電子則是嵌入式產(chǎn)品市場(chǎng)中增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域之一。總而言之，這些應(yīng)用在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)將確保嵌入式系統(tǒng)銷售量和銷售額的長(zhǎng)期增長(zhǎng)。
ATMEL專注于以微控制器產(chǎn)品為其核心競(jìng)爭(zhēng)力，并輔以RF、功率管理、非易失性存儲(chǔ)器和傳感器接口等器件，可為眾多嵌入式應(yīng)用提供一個(gè)完整的系統(tǒng)級(jí)解決方案。ATMEL致力于鞏固其作為嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)主要廠商的地位。
